Menu
Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

Contacts relatifs à cet article / NEUMANN Emmanuelle

Présentation de l’équipe Adénovirus

Membres

Responsable de l’équipe : Pascal Fender (DR2-CNRS)

Membres de l’équipe :
- Marie-Claire Dagher (CR-CNRS)
- Emilie Stermann (IR2-CNRS)
- Christopher Chevillard (IE-CNRS)
- Marc André Hograindleur (IE-CNRS)
- Solène Besson (thésarde UGA)

Les Adénovirus – Leurs applications thérapeutiques

Les adénovirus sont des virus non-enveloppés à ADN linéaire double brin qui infectent de nombreuses espèces animales. Chez l’homme, une soixantaine de sérotypes sont recensés causant des maladies telles que des conjonctivites, des pneunomies ou des gastro-entérites. Les adénovirus sont aussi connus pour être le vecteur le plus utilisé dans les essais cliniques de thérapie génique chez l’homme. (http://www.abedia.com/wiley/vectors.php).
Deux protéines de la capside de l’adénovirus sont responsables de l’internalisation du virus : la fibre et la base du penton. La fibre interagit avec un récepteur d’attachement comme le récepteur CAR ou encore la desmogléine 2 (DSG2) identifiée par le groupe du Pr Lieber à Seattle en collaboration avec notre équipe (Wang et al., Nat Med 2011). La base du penton interagit avec les intégrines grâce à une séquence RGD et déclenche l’endocytose du virus. Nous avons rapporté que certains sérotypes d’adénovirus comme l’Ad3 produisaient un excès de cette protéine pentamérique qui se dodécamérise (s’assemble par 12 de façon symétrique) pour donner naissance à une particule non-infectieuse appelée dodécaèdre de l’adénovirus.
La fibre et la base du penton sont les acteurs des deux sujets principaux développés par notre équipe.

Objectifs de l’équipe :
Franchir la barrière entre la recherche fondamentale et les applications thérapeutiques

Sujet 1 : Etude biochimique et structurale du récepteur Desmogléine 2 (DSG2) des adénovirus humains et applications
Les vecteurs adénoviraux (Ad) constituent d’excellents candidats pour la vaccination et la thérapie génique. Cependant, l’efficacité des vecteurs actuels, principalement dérivés de l’Ad5, est limitée par l’immunité naturelle contre le sérotype 5 pré-existante chez la plupart des individus ainsi que par l’absence de son récepteur (CAR) dans les cellules cibles. Les adénovirus du groupe B tels que l’Ad3, Ad7, Ad11 et Ad14 constituent une alternative intéressante car ils utilisent un autre récepteur d’attachement, la desmogléine 2 (DSG2), protéine transmembranaire, présente au niveau des desmosomes de nombreux tissus et surexprimée dans certains cancers épithéliaux.

Lors d’une collaboration avec le groupe du Pr Lieber, nous avons montré que l’interaction de l’Ad3 (ou des dodécaèdres de l’adénovirus) avec son récepteur favorisait l’entrée de drogues anti-cancéreuses dans les tumeurs (Wang et al., Nat Med 2011, Beyer et al, Cancer Res. 2011). Nous avons ensuite montré par des études biochimiques que l’interaction entre la fibre de l’Ad3 et le récepteur DSG2 se déroulait suivant un mécanisme nouveau qui n’avait jamais été rapporté à ce jour (Vassal-Stermann et al., Sci Rep 2018). Plus récemment, nous avons caractérisé plus finement ce mode de liaison inhabituel grâce à la résolution de la structure atomique de l’Ad3 en complexe avec la DSG2 à l’aide de la cryo-microscopie électronique (Vassal-Stermann et al Nat Commun 2019 ).

Collaboration : A. Lieber (Univ. Washington, USA) ; K. Benihoud (Univ. Paris-Sud) ; Financements : ANR PRC 2019-2022 ANR-18-CE11-0001-01 Ces derniers résultats ont fait l'objet de nombreuses communications Les defis du CEA 231 Octobre 2018 ; EMBL 2018 Annual Report p23 ; IBS Actualités n°54 Mars 2019 ; INSB Actualités Mars 2019 ; ESRF Spotlight on Science ; PSB et al Scientific Highlights ; Instruct ERIC
Figure 1 : Structure atomique du complexe formé entre la fibre trimérique de l’adénovirus de sérotype 3 (Ad3) et son récepteur cellulaire DSG2 (en orange)
Vassal-Stermann E, Effantin G, Zubieta C, Burmeister W, Iseni F, Wang H, Lieber A, Schoehn G, Fender P. CryoEM structure of adenovirus type 3 fibre with desmoglein 2 shows an unusual mode of receptor engagement. Nat Commun. 2019 Mar 12 ;10(1):1181. doi : 10.1038/s41467-019-09220-y

La compréhension de ces processus fondamentaux devrait nous permettre désormais d’élaborer des stratégies efficaces de "re/dé-ciblage" viral, afin de transformer ces vecteurs en agents sélectifs.

Collaboration : A. Lieber (Univ. Washington, USA) ; K. Benihoud (Univ. Paris-Sud) ;

Financements : ANR PRC 2019-2022 ANR-18-CE11-0001-01

Ces derniers résultats ont fait l’objet de nombreuses communications
Les defis du CEA 231 Octobre 2018 ; EMBL 2018 Annual Report p23 ; IBS Actualités n°54 Mars 2019 ;
INSB Actualités Mars 2019 ; ESRF Spotlight on Science ; PSB et al Scientific Highlights ;
Instruct ERIC

Sujet 2 : Développement d’une plateforme vaccinale polyvalente brevetée dérivée du dodécaèdre de l’adénovirus humain de séroytype 3.
Bien que la vaccination se révèle exceptionnellement puissante pour contrer les maladies infectieuses (éradication de la variole, contrôle de la poliomyélite) de graves menaces pèsent toujours comme en témoignent les épidémies causées par les virus de Zika ou du Chikungunya. Ces pathogènes viraux sont transmis par la piqûre du moustique tigre qui s’est récemment répandu dans le monde entier depuis que ces moustiques vecteurs remontent géographiquement vers les pôles du fait du changement climatique. Le besoin d’une technologie vaccinale permettant de s’adapter rapidement et simplement aux menaces est donc nécessaire.

Notre équipe travaille sur une protéine de l’adénovirus (Ad3) s’auto-assemblant spontanément par 60 pour donner une particule particulièrement stable même sans réfrigération ressemblant à un virus mais étant non infectieuse. Une étude par cryo-microscopie électronique a montré que cette particule possède une surface quasi-sphérique très flexible. Une ingénierie de cette protéine adénovirale a alors été menée pour remplacer à façon ces régions exposées par celles provenant d’autres pathogènes. Une preuve de principe a été établie en exprimant une particule pseudo-adénovirale affichant des épitopes neutralisants du virus Chikungunya. Ces néo-particules chimérique Adénovirus/Chikungunya ont donné des résultats prometteurs dans les études animales comme le montrent à la fois leur drainage vers les ganglions lymphatiques et la réponse humorale produite contre les épitopes du virus Chikungunya couvrant la particule (Vragniau et al., Science Advances 2019). Cette technologie vaccinale simple d’emploi, basée sur une particule unique pouvant être modifiée par biologie synthétique a été brevetée par le CNRS et l’EMBL) et pourrait à terme permettre de combattre de nombreuses autres maladies infectieuses (Brevet ADDomer).
A côté des maladies infectieuses, notre procédé va également être étudié pour des applications en immuno-oncologie. Avec le développement des immunothérapies anti-cancéreuses dites ‘immune chekpoint inhibitors’ (ICI) telles que les anti PD1, antiPD-L1, anti CTLA4, un nouveau champ d’application s’ouvre visant à induire une immuno-stimulation contre des néo-antigènes cancéreux. Notre objectif est de pouvoir permettre à un plus grand nombre de patients de devenir de bons répondeurs à ces thérapies innovantes en stimulant leur système immunitaire de façon forte et spécifique contre ces cibles cancéreuses.

Collaboration : I Berger et F Garzoni (Univeristé de Bristol)
Financements : Demande en cours à la fondation FINOVI


Figure 2 : Du dodécaèdre de l’adénovirus à la particule vaccinale. La base du penton Ad3 s’assemble spontanément par cinq puis dodécamérise (X12) pour former une particule non infectieuse quasi-sphérique de 30 nm. Par une ingénierie simple et rapide, la particule est transformée en principe vaccinal portant les épitopes d’agents pathogènes étrangers (rouges et bleus).

Publications

Vassal-Stermann E, Effantin G, Zubieta C, Burmeister W, Iseni F, Wang H, Lieber A, Schoehn G, Fender P.(2019). CryoEM structure of adenovirus type 3 fibre with desmoglein 2 shows an unusual mode of receptor engagement. Nat Commun. Mar 12 ;10(1):1181. doi : 10.1038/s41467-019-09220-y.

Liste complète des publications